机械的设计基础第三章凸轮结构-课件

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1、第3章凸轮机构教、学目标3-1、了解凸轮机构类型、命名及适用场合3-2、（1）对凸轮上的名称、术语有一个感性认识；（2）理解从动杆运动规律与凸轮之间的一一对应关系；（3）了解三种典型运动规律特点。3-3、（1）理解凸轮压力角影响传力性能的实质；（2）了解影响压力角的因素，探讨减小压力角的方法；3-4、（1）理解凸轮轮廓设计的理论依据及绘图原理；（2）归纳凸轮机构设计中基圆、滚子、平底的确定问题中南大学专用作者：潘存云教授第3章凸轮机构教、学目标3-1、了解凸轮机构类型、命名及31 凸轮机构的应用和类型组成:凸轮（曲线轮廓）、从动件（呈杆状）、机架。作用：凸轮回转、移动 =

2、从动件直线移动或摆动。应用：内燃机、等速凸轮绕线机构、双凸轮组合R字机构、送料机构、录音机卷带机构等。中南大学专用作者：潘存云教授 31 凸轮机构的应用和类型组成:凸轮（曲线轮廓）、从动分类与命名：一、按凸轮形状二、按从动件与凸轮接触形式三、按从动件运动状态四、按保持从动件与凸轮接触的方式中南大学专用作者：潘存云教授分类与命名：一、按凸轮形状二、按从动件与凸轮接触形式三、按从（a）（b）（c）（d）（e）中南大学专用作者：潘存云教授（a）（b）（c）（d）（e）中南大学专用内燃机气门机构几何形状封闭力封闭（重力、弹簧等）D1D2b中南大学专用作者：潘存云教授内燃机气

3、门机构几何形状封闭力封闭（重力、弹簧等）D1D2b中1）基圆：半径rminrmin 132 从动件的运动规律从动杆运动规律设计轮廓曲线一、名称：工作要求对心直动尖顶型从动件盘形凸轮机构2）A、D点：oADBC最低点或起始点3）B、C点：最高点中南大学专用作者：潘存云教授 1）基圆：半径rminrmin 132 从动件的运动rminoADBC32 从动件的运动规律 1中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBC32 从动件的运动规律 1中南大学rminoADBCADBC 132 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 132 从动件的运动规律rm

4、inoADBCADBC 132 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 132 从动件的运动规律rminoADBCADBC 132 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 132 从动件的运动规律rminoADBCADBC 132 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 132 从动件的运动规律rminoADBCADBC 1h升程h推程：推程角 tt推程段4） AB轮廓32 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 1h升程h推程：推程角 trm

5、inoADBCADBC 1A32 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 1A32 从动件的运rminoADBCADBC 1A32 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 1A32 从动件的运rminoADBCADBC 1A32 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 1A32 从动件的运rminoADBCADBC 1A32 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 1A32 从动件的运rminoADBCADBC 1A32 从动件的运动规律中南大

6、学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 1A32 从动件的运rminoADBC 1远休止程：A远休止角s5） BC段轮廓远休止段ADBC32 从动件的运动规律s中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBC 1远休止程：A远休止角s5） BCrminoADBCADBC 1AA32 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 1AA32 从动件rminoADBCADBC 1AA32 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 1AA32 从动件rminoADBCADBC 1AA32 从动件的运动规律中南大学

7、专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 1AA32 从动件rminoADBCADBC 1AA32 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 1AA32 从动件rminoADBCADBC 1AA32 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBCADBC 1AA32 从动件rminoADBC 1AAADBC回程：h回程角h回程段6） CD段轮廓32 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBC 1AAADBC回程：h回程角rminoADBC 1AAADBCA32 从动件的运动规律中南大学专用作者：

8、潘存云教授 rminoADBC 1AAADBCA32 从rminoADBC 1AAADBCA32 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBC 1AAADBCA32 从rminoADBC 1AAADBCA32 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBC 1AAADBCA32 从rminoADBC 1AAA近休止：SS近休止角近休止段7） AD段轮廓32 从动件的运动规律中南大学专用作者：潘存云教授 rminoADBC 1AAA近休止：SS近休rmino 1A32 从动件的运动规律从动件运动规律： S2 = S (t)V2=V (t ) a2

9、= a (t )6）二、从动件运动规律、及与凸轮轮廓之关系中南大学专用作者：潘存云教授 rmino 1A32 从动件的运动规律从动件运动规律从动件运动规律： S2 = S (t)V2=V (t ) a2= a (t )6）rmino 1AA32 从动件的运动规律二、从动件运动规律、及与凸轮轮廓之关系中南大学专用作者：潘存云教授从动件运动规律： 6）rmino 1AA32 从动件从动件运动规律： S2 = S (t)V2=V (t ) a2= a (t )6）rmino 1AA32 从动件的运动规律二、从动件运动规律、及与凸轮轮廓之关系中南大学专用作者：潘存云教授从动件运动规律：

10、 6）rmino 1AA32 从动件从动件运动规律： S2 = S (t)V2=V (t ) a2= a (t )6）rmino 1AA32 从动件的运动规律从动件运动规律： S2 = S ( )V2=V ( ) a2= a ( )6）=S(1)=V(1)= a(1)二、从动件运动规律、及与凸轮轮廓之关系中南大学专用作者：潘存云教授从动件运动规律： 6）rmino 1AA32 从动件从动件运动规律： S2 = S (t)V2=V (t ) a2= a (t )6）AS2 (1)rmino 1M1S2AAS2M1MM32 从动件的运动规律从动件运动规律： S2 = S ( )V2=V (

11、) a2= a ( )6）=S(1)=V(1)= a(1)二、从动件运动规律、及与凸轮轮廓之关系中南大学专用作者：潘存云教授从动件运动规律： 6）AS2 (1)rmino 1M从动件运动规律： S2 = S (t)V2=V (t ) a2= a (t )6）AS2 (1)S2M1MMrmino 1AA32 从动件的运动规律从动件运动规律： S2 = S ( )V2=V ( ) a2= a ( )6）=S(1)=V(1)= a(1)二、从动件运动规律、及与凸轮轮廓之关系中南大学专用作者：潘存云教授从动件运动规律： 6）AS2 (1)S2M1MMrmi从动件运动规律： S2 = S (

12、t)V2=V (t ) a2= a (t )6）AS2 (1)从动件运动规律： S2 = S ( )V2=V ( ) a2= a ( )6）=S(1)=V(1)= a(1)S2M1MMrmino 1AA32 从动件的运动规律二、从动件运动规律、及与凸轮轮廓之关系中南大学专用作者：潘存云教授从动件运动规律： 6）AS2 (1)从动件运动规律： 6rmino 1从动件运动规律： S2 = S (t)V2=V (t ) a2= a (t )6）AS2 (1)S2H1HMS2M1M从动件运动规律： S2 = S ( )V2=V ( ) a2= a ( )6）位移曲线=S(1)=V(1)= a(1

13、)AAH32 从动件的运动规律凸轮上每一点都能在位移规律曲线上找到对应点二、从动件运动规律、及与凸轮轮廓之关系中南大学专用作者：潘存云教授 rmino 1从动件运动规律： 6）AS2 (1)S2从动件运动规律： S2 = S (t)V2=V (t ) a2= a (t )6）AS2 (1)S2H1HMS2M1Mrmino 1AAH32 从动件的运动规律从动件运动规律： S2 = S ( )V2=V ( ) a2= a ( )6）=S(1)=V(1)= a(1)位移曲线中南大学专用作者：潘存云教授从动件运动规律： 6）AS2 (1)S2H1HMS2M从动件运动规律： S2 = S (t

14、)V2=V (t ) a2= a (t )6）AS2 (1)S2H1HMS2M1Mrmino 1AAH32 从动件的运动规律从动件运动规律： S2 = S ( )V2=V ( ) a2= a ( )6）=S(1)=V(1)= a(1)位移曲线中南大学专用作者：潘存云教授从动件运动规律： 6）AS2 (1)S2H1HMS2M从动件运动规律： S2 = S (t)V2=V (t ) a2= a (t )6）AS2 (1)S2H1HMS2M1Mrmino 1HS2HAAH位移规律曲线上每一点都能在凸轮上找到对应点。32 从动件的运动规律从动件运动规律： S2 = S ( )V2=V ( ) a

15、2= a ( )6）=S(1)=V(1)= a(1)位移曲线中南大学专用作者：潘存云教授从动件运动规律： 6）AS2 (1)S2H1HMS2M三、常用运动规律：1、等速运动规律rmin 1oADBC推程：回程：（0 ）（0 ）中南大学专用作者：潘存云教授三、常用运动规律：1、等速运动规律rmin 1oADBC推三、常用运动规律：1、等速运动规律rmin 1oADBChS2Ot（）t（）V2V0（）tAAABBBCCCDDDth11thO1h刚性冲击ta2中南大学专用作者：潘存云教授三、常用运动规律：1、等速运动规律rmin 1oADBCh三、常用运动规律：2、等加速等

16、减速rmin 1oADBCE推程：前半推程：（0 ）后半推程：（）中南大学专用作者：潘存云教授三、常用运动规律：2、等加速等减速rmin 1oADBCErmin 1oADBCEhV2ABCAABCBCDDD-EEEEFFFF1ht14h1tth4h1ha14h12t2th4h12h21-柔性冲击AAA中南大学专用作者：潘存云教授 rmin 1oADBCEhV2ABCAABCBCDDD-Eht1 s23.简谐 (余弦加速度)运动规律ht1 s2中南大学专用作者：潘存云教授 ht1 s23.简谐 (余弦加速度)运动规律ht1 1a22h2122t2h2122h1v2tVmax=

17、2th1ht1 s2123456thhh柔性冲击中南大学专用作者：潘存云教授 1a22h2122t2h2122h1v2t3皮带轮5卷带轮录音机卷带机构1放音键2摩擦轮413245放音键卷带轮皮带轮摩擦轮录音机卷带机构b1b2中南大学专用作者：潘存云教授 3皮带轮5卷带轮录音机卷带机构1放音键2摩擦轮413245放OB1定义：正压力与推杆上力作用点B速度方向间的夹角 F”，若大到一定程度时，会有：机构发生自锁。33 凸轮机构的压力角nnFFF”F-有用分力, 沿导路方向F”-有害分力，垂直于导路F”=F tg Ff FFf为了保证凸轮机构正常工作，要求： max F” F 中南大学专用

18、作者：潘存云教授 OB1定义：正压力与推杆上力作用点B速度方向间的夹角二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系rmin = 30 -直动从动件；= 3545-摆动从动件；= 7080-回程。若发现设计结果，可增大rmin Bnnes2O1v2rminPC tg = S2 + r2min - e2ds2/d1 e中南大学专用作者：潘存云教授二、压力角与凸轮机构尺寸之间的关系rmin = 3Armino一.凸轮廓线设计方法的基本原理34 图解法设计凸轮轮廓已知凸轮的基圆半径rmin（初选），角速度1及转向，偏距e，滚子半径rT （初选），从动件的运动规律 S2（t）等s2 111s2M

19、1s2MN1S2中南大学专用作者：潘存云教授 Armino一.凸轮廓线设计方法的基本原理34 图解法设Armino一.凸轮廓线设计方法的基本原理34 图解法设计凸轮轮廓s2 111s2M1s2MNN1S2 已知凸轮的基圆半径rmin（初选），角速度1及转向，偏距e，滚子半径rT （初选），从动件的运动规律 S2（t）等中南大学专用作者：潘存云教授 Armino一.凸轮廓线设计方法的基本原理34 图解法设一.凸轮廓线设计方法的基本原理34 图解法设计凸轮轮廓反转原理：s2 111s2M 已知凸轮的基圆半径rmin（初选），角速度1及转向，偏距e，滚子半径rT （初选），从动件的运动规

20、律 S2（t）等* 给整个机构加上绕凸轮轴心O的公共角速度-，机构各构件间的相对运动不变。中南大学专用作者：潘存云教授一.凸轮廓线设计方法的基本原理34 图解法设计凸轮轮廓反rminoA 1中南大学专用作者：潘存云教授 rminoA 1中南大学专用 rminoAA 1中南大学专用作者：潘存云教授 rminoAA 1中南大学专用 rminoAA 1中南大学专用作者：潘存云教授 rminoAA 1中南大学专用 rminoAA 1M1s2中南大学专用作者：潘存云教授 rminoAA 1M1s2中南大学专用 rminoA中南大学专用作者：潘存云教授 rminoA中南大学专用

21、rminoA- 1中南大学专用作者：潘存云教授 rminoA- 1中南大学专用 rminoA- 1中南大学专用作者：潘存云教授 rminoA- 1中南大学专用 rminoA- 1中南大学专用作者：潘存云教授 rminoA- 1中南大学专用 rminoA- 11Ms2中南大学专用作者：潘存云教授 rminoA- 11Ms2中南大学专用一.凸轮廓线设计方法的基本原理34 图解法设计凸轮轮廓oArmins2 111s2M反转原理：中南大学专用作者：潘存云教授一.凸轮廓线设计方法的基本原理34 图解法设计凸轮轮廓o一.凸轮廓线设计方法的基本原理134 图解法设计凸轮轮廓s2 1

22、11s2MoArmin反转原理：中南大学专用作者：潘存云教授一.凸轮廓线设计方法的基本原理134 图解法设计凸轮轮一.凸轮廓线设计方法的基本原理134 图解法设计凸轮轮廓s2 111s2aoArminS2a反转原理：b1S2中南大学专用作者：潘存云教授一.凸轮廓线设计方法的基本原理134 图解法设计凸轮轮一.凸轮廓线设计方法的基本原理34 图解法设计凸轮轮廓s2 111s2MoArmina反转原理：N1S21中南大学专用作者：潘存云教授一.凸轮廓线设计方法的基本原理34 图解法设计凸轮轮廓s一.凸轮廓线设计方法的基本原理34 图解法设计凸轮轮廓s2 111s2MoArmina

23、反转原理：N1S2b1s2中南大学专用作者：潘存云教授一.凸轮廓线设计方法的基本原理34 图解法设计凸轮轮廓srmint偏距=eA1oe偏置直动从动杆盘形凸轮机构B（1，S2）B中南大学专用作者：潘存云教授 rmint偏距=eA1oe偏置直动从动杆盘形凸轮机构B（rminA1e偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构oB（1，S2）tB中南大学专用作者：潘存云教授 rminA1e偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构oB（1rminA1e偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构oB（1，S2）tB中南大学专用作者：潘存云教授 rminA1e偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构oB（1rminA

24、1e偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构oB（1，S2）tB中南大学专用作者：潘存云教授 rminA1e偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构oB（1rminA1e偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构oB（1，S2）tB中南大学专用作者：潘存云教授 rminA1e偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构oB（1trmineA1tAS2B偏距=e偏置直动从动杆盘形凸轮机构B（1，S2）o1中南大学专用作者：潘存云教授 trmineA1tAS2B偏距=e偏置直动从动杆盘形凸rminet偏距=eA1s2 111s2BoB（1，S2）中南大学专用作者：潘存云教授 rminet偏距=eA1s2 111

25、s2BoB（rminet偏距=eA1t1s2 111s2MAo中南大学专用作者：潘存云教授 rminet偏距=eA1t1s2 111s2rminet偏距=eA1tMA1s2Ls2 111s2Mo二、凸轮轮廓绘制举例：中南大学专用作者：潘存云教授 rminet偏距=eA1tMA1s2Ls2 1O13578eA偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径rmin，角速度1和从动件的运动规律和偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。1.偏置直动尖顶从动件盘形凸轮13578-1112345678 601209090s2 112012345678 6090滚中南大学专用作者：潘存云教授 O13578eA偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆O13578eA偏置直动尖顶从动件凸轮机构中，已知凸轮的基圆半径rmin，角速度1和从动件的运动规律和偏心距e，设计该凸轮轮廓曲线。13578-11 601209090s2 1理论轮廓曲线2.对心直动滚子

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